地下水污厂配电系统电气安全解决方案

摘要：随着城市化进程的不断加快,地下水污厂在城市建设中的作用越来越重要。然而,地下水污厂中存在着许多危险因素,如有害气体、液体和固体废物等,因此要保证电气安全。本文通过对地下水污厂电气安全系统的设计进行研究,提出了一种可靠的电气安全系统设计方案,包括电气火灾自动报警系统、漏电保护系统和接地保护系统等。该方案可以有效地保障地下水污厂的安全生产。

一、地下污水处理厂配电系统电气安全问题的成因

1. 环境因素：地下空间潮湿、高温、多尘，容易导致电气设备绝缘性能下降，从而引发电气故障。
2. 设备老化：长时间运行的电气设备易产生老化、磨损等问题，影响电气安全。
3. 违规操作：工作人员对电气安全知识的缺乏或忽视，可能导致违规操作，从而引发电气事故。

二、子系统设计要求

2.1电气火灾报警系统

电气火灾自动报警系统是地下水污厂电气安全系统的重要组成部分,可以在火灾发生时及时报警,避免火灾的蔓延和扩大。在设计电气火灾自动报警系统时,需要考虑以下因素:

(1)选择合适的火灾探测器:根据地下水污厂的特点和环境条件,选择适合的火灾探测器,如感烟火灾探测器、感温火灾探测器等。

(2)设计合理的报警系统:报警系统应包括报警器、警报器、警示灯等,以便在火灾发生时及时发出警报。

(3)设置报警联动控制装置:在火灾发生时,报警联动控制装置可以自动切断电源,避免电源继续供电导致火灾扩大。

2.2漏电保护系统

漏电保护系统是地下水污厂电气安全系统中不可缺少的一部分,可以有效地保护使用电器设备的安全性。在设计漏电保护系统时,需要考虑以下因素:

(1)选择合适的漏电保护装置:根据地下水污厂的特点和环境条件,选择适合的漏电保护装置,如自动断路器、漏电断路器等。

(2)设计合理的漏电保护网络:在地下水污厂中,漏电保护网络应覆盖所有使用电器设备的区域,以便及时发现和切断漏电电路。

(3)定期检查和测试:漏电保护系统应定期检查和测试,确保其正常运行。

2.3接地保护系统

接地保护系统是地下水污厂电气安全系统中不可缺少的一部分,可以有效地保护使用电器设备免受电击。在设计接地保护系统时,需要考虑以下因素:

(1)选择合适的接地方式:根据地下水污厂的特点和环境条件,选择适合的接地方式,如人工接地、自然接地等。

(2)设计合理的接地网络:在地下水污厂中,接地网络应覆盖所有使用电器设备的区域,以便及时消除使用电器设备中产生的静电荷。

(3)定期检查和测试:接地保护系统应定期检查和测试,确保其正常运行。

三、安科瑞智慧城市水务建设能效管理解决方案----AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台
3.1平台概述

安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系，AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置，用于监测污水厂能耗总量和能耗强度，监测主要用能设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。

3.2平台组成

AcrelEMS智慧水务综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控及能效管理系统组成，涵盖了水务中压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运维等，贯穿水务能源流的始终，帮助运维管理人员通过一套平台、一个APP实时了解水务配电系统运行状况，并且根据权限可以适用于水务后勤部门管理需要。

3.3平台拓扑图

3.4平台功能

3.4.1变电站综合自动化系统及电力监控

对水务配电系统中34kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能，对异常情况及时预警。

监测变压器、水泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。

3.4.2电能质量监测与治理

水务中大量的大功率电机、水泵变频启动导致配电系统中存在大量谐波，通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，并配置对应的电能质量治理措施提高供电电能质量。

3.4.3能耗管理

为水务搭建计量体系，显示水务的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助水务分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域。

将所有有关能源的参数集中在一个看板中，从多个维度对比分析，实现各个工艺环节的能耗对比，帮助领导掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。

能耗数据统计采集水务中污水厂、自来水厂、水泵站等的用电、用水、燃气、冷热量消耗量，同环比对比分析，能耗总量和能耗强度计算，标煤计算和CO2排放统计趋势。

能效分析按三级计量架构，分别进行能效分析，契合能源管理体系要求，可对各车间/职能部门的能效水平进行分析，同比、环比、对标等。通过污水处理产量以及系统采集的能耗数据，在污水单耗中生成污水单耗趋势图，并进行同比和环比分析，同时将污水的单耗与行业/国家/国际先进指标对标，以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。

3.4.4智能照明控制
系统为污水厂、自来水厂、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，模块可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能，尽量利用自然光照，实现室内、厂区照明的智能控制达到安全、节能、舒适的目的。

3.4.5电气安全
（1）电气火灾监测

监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，实现对污水厂、自来水厂、水泵站的电气安全预警。

（2）消防应急照明和疏散指示

根据预先设置的应急预案快速启动疏散方案引导人员疏散。系统接入消防应急照明指示系统数据，通过平面图显示疏散指示灯具工作状态和异常情况。

（3）消防设备电源监测

监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。

3.4.6环境监测

污水厂、自来水厂、水泵站等场所温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度展示和预警，保障污水厂、自来水厂、水泵站等安全运行。当可燃气体或有害气体浓度超标可自动启动排风风机或新风系统，排除隐患，保持良好的水处理环境。

3.4.7分布式光伏监测

实时监测低压并网柜每路的电流、电压、功率等电气参数及断路器开关状态，逆变器运行监视，对逆变器直流侧每一光伏组串的输入直流电压、直流电流、直流功率，逆变器交流电压、交流电流、频率、功率因数、当前发电功率、累计发电量进行监测，以曲线方式绘制上述监测的各个参量的历史数据。

平台结合厂区实际分布情况，通过3D或2.4D平面图显示分布式光伏组件在屋顶、车棚的分布情况，显示汇流箱、并网点位置，各个屋顶的装机容量。

3.4.8工艺仿真监控
平台通过2D、3D方式实时监视粗格栅、污水提升、细格栅、曝气沉砂、改良生化处理、二沉、加氯接触消毒、污泥浓缩压滤、生物除臭等工艺设备运行状态。在格栅清渣机、污水提升泵、回流泵、曝气风机、加药泵、浓缩压滤机、吸沙泵、吸泥泵等低压电动机控制柜或低压馈电柜安装电动机保护，进行短路、过流、过载、起动超时、断相、不平衡、低功率、接地/漏电、te保护、堵转、逆序、温度等保护以及外部故障连锁停机，与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。

四、结论

地下污水处理厂配电系统电气安全问题是一个不容忽视的问题，需要通过多种措施综合解决。本文提出的提高设备选型标准、强化设备巡检和维护、建立严格的电气安全操作规程、完善安全防护措施、加强人员培训和教育以及建立完善的应急预案等解决方案，可以为地下污水处理厂配电系统电气安全提供有益的参考。同时，相关单位应持续关注电气安全问题，不断完善和优化解决方案，确保地下污水处理厂的安全稳定运行。

审核编辑 黄宇